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奶牛粪便翻堆式与槽式堆肥过程气体排放规律及养分损失原位监测

2021-04-12巴士迪张克强杨增军李仲瀚渠清博

生态环境学报 2021年2期

巴士迪,张克强,杨增军,李仲瀚,渠清博

农业农村部环境保护科研监测所,天津 300191

规模化奶牛养殖业的快速发展不可避免地产生了大量的奶牛粪便,据统计,2018年中国奶牛粪便产生量约为4×108t(佚名,2018)。由于得不到及时有效地处理和利用,这些奶牛粪便对环境造成了严重的威胁(董晓霞等,2014)。为了更加有效地管理粪便,同时减小粪便堆积所带来的危害,粪便堆肥技术已成为一种广泛应用的粪便管理方法(Onwosi et al.,2017)。堆肥不仅可减少集约化奶牛养殖粪便的排放量,而且可获得一种稳定的、富含腐殖质的有机肥料(Onwosi et al.,2017)。目前翻堆式堆肥(堆料堆成三角锥状,堆高一般在2—3 m左右,定期进行人工或机械翻堆作业)和槽式堆肥(堆料堆积成窄长条垛,且除堆体表面与空气接触外其余部位均被围墙或遮挡物所包裹,垛体的横断面为三角形或梯形,一般为长10—15 m,底宽3—5 m,高2—3 m)已经成为中国最受欢迎的堆肥方式(郝莘政,2011)。然而,堆肥也导致了大量的碳素和氮素损失,不仅降低了堆肥产品作为有机肥料的农业价值,而且导致了温室气体和 NH3的排放。研究表明,奶牛粪便堆肥过程中由于气体排放造成的碳素和氮素损失分别占堆肥物料初始TC和TN含量的46%和67%(Shan et al.,2012)。这些气体的排放不仅危害牲畜和人体的健康(Tian et al.,2012),而且会形成气体颗粒物降低空气质量并造成土壤酸化(Sommer et al.,2000)。

尽管近些年关于奶牛粪便堆肥过程气体排放及养分损失的相关研究不断增多,但绝大多数的研究基于室内模拟,如陆日东(2007);……

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